陸朝陽教授（右二）在實驗室向記者們介紹世界首臺超越早期經(jīng)典計算機(jī)的光量子計算機(jī)。中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者 佘惠敏攝
光量子計算原型機(jī)結(jié)構(gòu)圖（資料圖，潘建偉提供）
展望未來：遇到難題交給“量子”
量子計算機(jī)這么牛，電子計算機(jī)還能跟它好好地做朋友嗎？
在科學(xué)家們眼里，它們是可以“哥倆好”的。
在實驗室里，陸朝陽帶記者參觀了這臺引發(fā)轟動的光量子計算機(jī)。
光量子計算機(jī)包含3個主要部分。
第一部分是單光子源，在零下269攝氏度的低溫中，這個設(shè)備通過激光激發(fā)量子點，每次產(chǎn)生一個高品質(zhì)的單光子，是國際上最高品質(zhì)和最高效率的單光子源。“目前我們搭建的這個設(shè)備是國際上綜合性能最優(yōu)的，產(chǎn)生的單光子品質(zhì)比國際第二名要高10－100倍。”陸朝陽自豪地說。
第二部分是超低損耗光量子線路。單光子通過開關(guān)分成5路，通過光纖導(dǎo)入主體設(shè)備光學(xué)量子網(wǎng)絡(luò)。研究員操控5個單光子，分別進(jìn)入光量子網(wǎng)絡(luò)的16*16矩陣，在矩陣中對光量子進(jìn)行操作。
第三部分是單光子探測器，探測矩陣中得到的量子計算結(jié)果。
多粒子糾纏的操縱作為量子計算的核心資源，一直是國際角逐的焦點。在光子體系，潘建偉團(tuán)隊在多光子糾纏領(lǐng)域始終保持著國際領(lǐng)先水平，并于2016年底把紀(jì)錄刷新至10光子糾纏。光量子計算機(jī)就是在這個基礎(chǔ)上，團(tuán)隊利用自主發(fā)展的綜合性能國際最優(yōu)的量子點單光子源，通過電控可編程的光量子線路，構(gòu)建而成。
顧名思義，量子計算機(jī)需要對量子進(jìn)行高精度的調(diào)控，這需要極低的溫度。三大目前發(fā)展最快的量子計算機(jī)體系中，光量子計算機(jī)可以在室溫下運(yùn)行，但要在零下269攝氏度的低溫中產(chǎn)生單光子；超導(dǎo)量子計算機(jī)的CPU芯片可以在常溫下展示，但它的真正運(yùn)行必須在接近絕對零度（零下273.15攝氏度）的環(huán)境中進(jìn)行；超冷原子量子計算機(jī)更不負(fù)其名，所需的低溫是三者中最低的，最接近絕對零度。
“量子計算機(jī)可以實用化，未來全世界會有很多臺，但不需要家家都有。”潘建偉說，量子計算機(jī)可以和現(xiàn)有的經(jīng)典計算機(jī)配合使用。以現(xiàn)有的手機(jī)終端為例，手機(jī)就是小型計算機(jī)，它要做成低溫的量子計算機(jī)，會很難、也沒有必要。“但你可以通過云計算平臺，用手機(jī)把需要完成的計算任務(wù)送到云端，讓后臺的量子計算機(jī)來完成。”
潘建偉表示，傳統(tǒng)計算機(jī)能算好的問題，量子計算機(jī)不需要再去介入。量子計算機(jī)瞄準(zhǔn)的，是傳統(tǒng)計算機(jī)不能解決的難題。“比如玻色取樣對經(jīng)典計算機(jī)太難了，量子計算機(jī)在這方面就顯得特別強(qiáng)大。”
當(dāng)量子計算機(jī)實用化以后，它能解決哪些實際應(yīng)用領(lǐng)域的難題呢？
密碼分析、氣象預(yù)報、藥物設(shè)計、金融分析、石油勘探、人工智能、大數(shù)據(jù)……總之，那些需要超大計算量的難題，交給量子計算機(jī)就對了！
量子計算機(jī)研究實驗裝置。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授 陸朝陽供圖
量子計算機(jī)研究實驗裝置。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授 陸朝陽供圖
（2017-05-03 20:28:02）
